2020註定是不平凡的一年,也是我國“十三五”規劃的收官之年,各行各業都在這提交答卷的最後時刻摩拳擦掌,期盼自己所呈交的答卷,能夠為這一年,畫上一個完美的落點。航天業界也是如此,就在眾人以為雙旦來臨,將放鬆緊繃的神經迎接新的一年,在神八升空之後、新年到來之前,中科院下屬各部門都交完答卷之時,航天四院就為中科院“十三五”呈上了辭舊迎新的收官之作。
“航天四院”訊息,值此辭舊迎新之際,由中國航天科技集團四院自主研製的,民用航天大型固體火箭發動機,在西安白鹿原試驗基地圓滿完成地面熱試車試驗,緩緩拉開中國航天固體動力研究領域“十三五”計劃收官之戰的序幕。此款新型發動機,誕生之時,就被賦予了“大力士”的頭銜光環,事實表明,這也並非浪得虛名。
“大力士”並非浪得虛名
從外表上看,新型發動機總長11.6米,直徑3.2米,屬於3分段式大型固體火箭發動機,是我國目前直徑最大、裝藥量最大、工作時間最長的發動機。此外,它的動力系統效能也不可小覷,在試車過程中,該發動機推力資料達到260噸,點火時間超過130秒。這種效能優良的動力表現,當之無愧成為四院進軍民用商業航天領域的代表性產品、標誌性成果,以其中充足的科技含量,完美收官航發的“十三五”規劃。
其中科技含金量不容小覷
從發動機核心部件推進劑、噴管元件,到殼體加工與組裝,在我國航天科技集團第四研究院的研究團隊的不懈努力與協作之下,共同攻破了航發領域的4大關鍵技術、10項技術難題。所涉技術包括,大直徑分段殼體在成型階段的製作工藝精度控制、連線密封技術的可靠性;大型燃燒室防護、成型技術設計;大型噴管的擴張部分的設計及成型;分段式結構發動機燃燒做工時的穩定性。其中10餘項難點,主要就來自於發動機的“大”。
直徑與整體規模的增大,使得傳統發動機研製過程中的機加、探傷、對接、裝配、運輸、檢驗等諸多環節的難度都大大高出以往。但是為建成航發“大力士”,我國科研人員迎難而上,在研發過程中,我國科技人員拿出了5套新設計辦法、3套新工藝創造、總結了6篇適應性設計規範,從而首次驗證了分段式發動機點火的模擬技術,應用複合絕熱成型方法,突破傳統噴管結構設計與成型技術,為大型分段式發動機的研製提供了理論與實踐支撐、重新整理了該領域的多項試驗記錄。其中對發動機推進劑力學效能的改良,顯著提升了推進劑流動性與做工效率。
“大力士”建成的重要意義
在兩年多的研發程序中,我國研發團隊比對了大量技術設計方案,攻克了大大小小多種難題,最終令大型分段式發動機“大力士”,有幸在2020年的尾聲上露面。固體火箭發動機的更新換代,對提升這一平臺之上的運載火箭等裝置的動力水平,起到了決定性的推動作用。在我國大型發動機的研發領域,也實現了關鍵的技術進步,獲得了新型、大型發動機的設計經驗與技術成果。未來,對於我國太空探索專案的裝備與技術需求,都是一次成功的探索。